No.67 April 2006
The Shipbuilding Research Centre of Japan
No. 67●目 次●

浅水域性能に関する水槽試験
page 1
トリマランの復原性について−損傷時復原性の通常船との比較− page 2
日本造船技術センターにおける具体的なCFD計算例（その１） page 4

浅水域性能に関する水槽試験

我が国初のバリアフリー対応FRP小型旅客船
塩竈市営汽船「うらと」page 6新しい船型を求めてバラスト水を使わない船舶

page 8ハイブリッド推進装置搭載船の水槽試験（その１）−試験装置−

page 10新造船と復原性

page 12

本部（飯田橋）
興和飯田橋ビル
日本造船技術センター
飯田橋出口（竹橋方向）
小石川後楽園

大江戸線
飯田橋駅

GS

東京
ドーム

C2

有楽町線/南北線
有楽町線
南北線
飯田橋駅

至 秋葉原
JR総武線
水道橋駅

JR総武線 A3
JR総武線
飯田橋駅

東西線
飯田橋駅
首都高速5号池袋線

西神田出口（池袋方向）

至 新宿、三鷹

試験センター（三鷹）三鷹駅

吉祥寺駅 JR中央線
至新宿

至立川
バスのりば

丸井
バスのりば

通常の大型船は水深が十分に深い大洋

日本の場合は、昭和40年代、大型化すを航行しますが、海峡や港湾への水路、るタンカーのマラッカ海峡通過時や港湾

河川などの浅くて狭い航路を必ず航行し内での安全性の観点から、船体沈下や操ます。浅い水路の航行が海に面した港湾

縦性についての研究が盛んに行われ、大への出入等の短時間であれば、港内操船型肥大船の運航指針に纏められました。

等の課題はありますが、水深が浅いこと

しかしながら、その後頻発したタンカーからの影響をさほど意識することはあり

座礁事故による流出油汚染への対処上もませんが、河川に沿う内陸深くの港への浅い水深での性能は依然として重要な研接近、水深の浅い海域が広がる沿岸航路

究課題です。

井の頭公園

GS
バス停
三鷹市役所前

バス停
三鷹農協前

GS
バス停 航研前

多摩青果

GS 三鷹消防署の航行においては、水深の浅い事に起因

日本造船技術センターにあっては、海する現象と推進性能や操縦性能への影響

上技術安全研究所所属の水槽設備（中水を把握し、適切な対策を講じる必要があ槽）を活用し、操縦性は勿論、実施例のります。ライン河やドナウ河等の大きな少ない浅水域での推進性能や船尾流場に河川に就航する船舶が物流の重要な位置

関する水槽試験にも対応しています。写を占めるヨーロッパでは、船舶水槽設備

真は、肥大船型の模型船についての浅水には必ず浅い水深での性能調査用専用水

深状態の自航試験と斜航試験の状況です。

三鷹保健所

海上技術安全研究所内
日本造船技術センター 試験センター

調布 I.C.

中央高速道路槽が併設されていますし、河川用船舶専
門の研究施設すらあります。

1

トリマランの復原性について―損傷時復原性の通常船との比較―
常船型の主要目等を示します。

はじめに損傷前喫水 ;計画喫水d(m)、Lf(m)=L(m)
損傷範囲等 ;計画喫水で横方向舷側B/5SRC News No.65/No.66にトリマ

表−2

通常船型主要目等(Case B-3)

長さ方向(1/3)Lf^2/3

ラン型高速船の復原性の特徴を通常の高DW(t) = 3010

速船型と比べて紹介しました。即ち、初L(m) x B(m) x D(m) = 140 x 22 x 12

Case(1) 片舷側B/5区画まで

期復原力は大きいものの、かなり小さなd(m) xΔ(t) x KG(m) = 5.5 x 9260 x 7.8

Case(2) (1)に舷側区画に挟まれた

傾斜角で片舷の副船体船底が空中に露出

GM(m) x A(m^2)

損傷区画等 ;船体中央で2区画浸水= 1.55 x 1750

し、更に傾斜して主副船体間構造下部に水面が触れるまで復原力は伸び悩み、そこから増加に転じて、水面が副船体舷側範囲を追加 幅=(3/5)B
なお、計算の便宜上、損傷範囲は偶然空

図−1に以上のトリマラン及び通常船型（単胴）の平面図を示します。

所状態にあったとします。
トリマランの場合は、表−1のCaseを越え上甲板に浸入する段階から減少す

Bt1-0について、上記のCase(1)、(2)

る復原力曲線の傾向と高速船に要求されが主船体に生じた場合と、更に、主船体る強風下復原性評価指標C係数を示しま

損傷側の副船体も損傷する場合を追加しした。本稿では、損傷時の復原性特性をます。なお、副船体は全幅にわたり、空

通常の高速船型と比べて示します。

所に浸水する事とします。下表に浸水計
算条件を示します。

1．トリマランの復原力曲線の例
図−1

供試船型比較図

SRC News No.66で示したトリマランに対し、重心を高くした場合の復原力
曲線を計算してみました。なお、SRC

図−2にトリマランと通常船型の復原News No.65とNo.66に示した船体多項

梃曲線の比較を示します。トリマランは式表示、主副船体の配置と断面形状を採初期GM減少に対応して、副船体の復原用します。表−1に計算条件を示します。

力喪失傾斜角付近で全体の復原力は顕著に減少します。又、この付近で通常船型

表−1 トリマランの主要目等
Case

Bt1-0 主船体 副船体 Bt1-1 Bt1-3

DW(t)

3004

−

−

3004 3004

L (m)

165

165

45

165

165

B (m)

32

16.5

3

32

32

D (m)

13

13

10

14

15

d (m)

6

6

3

6

6

Δ(t)

と同程度の復原梃とするには、GM*を0程度に設定する必要がありそうです。

表−3

通常船型の浸水条件

Case
Lf
L=(1/3)Lf^2/3
bs=B/5bc=B-(2/5)B
表−4
Case
Lfc
lc
bsc
bcc
Lfw
lw
bw

(1)
(2)
140.0m9m x 24.4m
13.2m

トリマランの浸水条件

(1)

-

(2)
(3)
(4)
165m
10mx2
3.3m
9.9m
9.9m
45m
10mx2
3m

9371 8929 221x2 9371 9371

KG(m)

8.45

−

−

9.10

9.75

GM(m)

2.19

−

−

1.54

0.89

GM*(m) -0.07

−

−

-0.71

-1.4

す。計算結果は、浸水箇所、浸水後最終A (m^2) 2145−−

2301 2475に行き着いた状態及びその状態での復原

添字c、wは主船体、副船体を示しま梃曲線で示します。
風圧側面積Aは高さ3mの上部構造が2

図−2 復原梃曲線比較図

層、全長に渉り上甲板上に載ると仮定して求めた値です。なお、便宜上深さと共に増えるべき船体重量分を省略します。

2

図−3に通常船とトリマランCase(1)の状態、図−4に夫々のCase(1)の復原

2．損傷時復原性の評価について

梃曲線を示します。双方共に傾斜するものの安全に浮上します。ただし、トリマ

GM*は副船体船底が露出した傾斜状態の損傷時復原性の評価については、国際ランの方が副船体の効果により傾斜が少メタセンター高さで傾斜による喫水変化

的規約の動向をSRC News No.66に紹ない状態で安定します。図−5に通常船のKB、BMへの影響は考慮されていませ

介しましたが、本稿では、設計便覧記載とトリマランのCase(2)の状態、図−6ん。参考に、DWがほぼ同じ通常船型のの方法を基に、検討条件を以下の様に設に夫々のCase(2)復原梃曲線を示しま

計算結果も併せて示します。表−2に通定します。

す。船体中央部の浸水により、喫水が深SRC News No.67 April 2006

図−3−1

損傷時状態

Case(1)

図−3−2

損傷時状態

Case(1)

図−4

損傷時復原梃曲線

図−7−1

損傷時状態

トリマラン

Case(3)

図−7−2

損傷時状態

トリマラン

Case(4)Case(1)
図−8 損傷時復原梃曲線

トリマランCase(3), Case(4)くなり、傾斜は僅か戻ります。図−7にトリマランの副船体が損傷した場合の状態Case(3)，(4)を図−8に復原梃曲線
図−5−1

損傷時状態

Case(2)を示します。副船体のみが損傷した場合は転覆しますが、副船体と主船体が同時に損傷した場合はなんとか浮上していますが、僅かな傾斜で転覆する不安定な状態です。
以上僅かなケーススタデイですが、ト

図−5−2

損傷時状態

Case(2)

リマランでは、主船体のみの損傷の場合は副船体の復原力により通常船よりも安全な状態を保てますが、片方の副船体が損傷すると容易に危険な状態になるようです。トリマランは副船体の復原力により、安定な状態が確保できることが特徴
ですが、それ故に、副船体の効果が損なわれた場合のリスクと対策を考慮する必要がありそうです。

図−6

損傷時復原梃曲線

SRC News No.67 April 2006

Case(2)

3

日本造船技術センターにおける具体的なCFD計算例（その１）○ 理論的背景
SRC News No.66号では、現在使用しているCFD関連のプログラムについて解説したが、本稿ではその理論的背景について簡単に述べる。
CFDでは、コンピュータで船体周りの流体現象をシミュレートするが、流体現象を記述する方程式を（パソコンで計算するために）離散化する必要がある。なお、乱流が発達する船体周りの流体現象
はReynolds-averaged（レイノルズ平均）方程式で記述する事が多い。

○ NS方程式
NS方程式は式1のように記述される。

図1

計算格子

この方程式をパソコンで解く、という事について簡単に説明する。

ブシネの渦動粘性の仮説を採用する事で渦動粘性係数νtとして1つの成分を表現

を全ての格子点で与えて（初期流場を与する事が出来る。この場合のレイノルズえて）開始される。初期流場は例えば直方程式は式3にように記述される。NS

進状態の場合は全ての格子点でU 1 =U,方程式との違いはνtが新たに変数（定(i=1,2,3で、それぞれ1がx、2がy、3U2=0, U3=0（Uは前進速度）を与える

数ではないので注意）として組み込まれがz方向である)

事が一般的である。初期流場から時々ている。このν t は乱流モデルにより計

Uiは流速ベクトルの各成分、xiは位置ベ刻々と計算が進んで行くと流場の状態が算される事となる。

クトルの各成分である。

徐々に収束してくるので十分に収束した

式2

レイノルズ方程式式3

レイノルズ方程式（渦動粘性係数）

NS方程式は、変数として流速U、圧力p、時間t、空間x、定数として密度ρ、
動粘性係数νにより構成されていて、あ4間上全てに計算点は分布している。
計算はある時刻t0における流速、圧力式1 NS方程式と判断した段階で計算を止める事となる。

○ レイノルズ方程式

る瞬間t0の船体周りにおける流速や圧力式2にレイノルズ方程式を示す。レイが与えられていれば、ある時間t0からdt

ノルズ方程式は乱流、つまり乱れた流れ

だけ時間が経過した次の時刻t0 +dtにおの速度を平均的な成分と変動成分に分け

なお、乱流現象を精度よく式1から直ける流速や圧力を計算する事ができる。

てNS方程式に代入して平均をとった場合接計算するにはパソコンの能力が不足しこの場合の船体周りにおける流速や圧力（レイノルズ平均化）、変動成分の二次のているので、ブシネの仮説によりν t のは、空間内の全ての点で定義されている項がレイノルズ応力項として残り、NS方形で乱流の影響を評価するレイノルズ方必要がある。この計算を行う空間の範囲

程式に付加される形式となっている。

程式を計算しているのが現状である。

や点の数（格子分割数）は要求する計算

Ui=Ui+ui, P=P+P'，

日本造船技術センターで使用している

精度とパソコンの能力を勘案して決定さ

ただし、ui、P'は変動成分

CFDプログラムであるNICE, NEPTUNE,れる。図−1に日本造船技術センターにとし、式1に代入して時間平均をとるとSURFはいずれも式3のレイノルズ方程

おいて一般的にCFD計算を行う格子の様

変動成分の一次項は消えて二次項が残式を数値的に解いて船体周囲流場のシミ子を示す。なお、分かりやすくするため

り、式2が得られる。

ュレーションを行っている。

に空間領域の端の格子のみ図に示した

レイノルズ応力項は9つ（流れの等方

が、実際はこの境界に囲まれる範囲の空性を仮定すれば6つ）の成分があるが、SRC News No.67 April 2006

○ 乱流モデル
各CFDプログラムで使われている乱流モデルは次の通り。
NICE・・・
Baldwin-Lomax（BL）モデル、
SR222修正BLモデル
NEPTUNE・・
BLモデル、SR222修正BLモデル、
Spalart-Allmaras(SA)モデル、
修正SAモデル
SURF・・・

BLモデル

SR222修正BLモデル

SAモデル、修正SAモデル

水槽試験

図−2 伴流の比較

これらの内、BLモデル、SR222修正
BLモデルは0（ゼロ）方程式モデルに、

式62）1方程式モデル

SAモデルと修正SAモデルは1方程式モ

1方程式モデルは、乱流の距離スケー

デルに分類される。それぞれのモデルに

ルは物体からの距離で与え、速度スケー

ついて簡単に述べると、

ルは乱流のエネルギ方程式を解いて与え1）ゼロ方程式モデル

る方法である。その為、補助微分方程式

k-εモデルゼロ方程式モデルは、物体（船体表面）を1つ解く必要があるので1方程式モデからの距離の関数で、乱流の速度スケー

ルと呼ばれている。従ってSAモデルはルと距離スケールを与えてνtを計算す

BLモデルより物理的にはより厳密である方法である。補助微分方程式を解く必るが、肥大船の船尾流れを上手く計算でレイノルズ応力モデルはブシネの渦動

要がないので、ゼロ方程式モデルと呼ば

きず、BLモデルと同様に修正SAモデル

粘性係数の仮定を用いずに6つのレイノれている。このモデルは航空業界を中心が提案されている。

ルズ応力成分をそれぞれ移流拡散方程式に造船業界のみならず幅広く使われていSAモデルによるν t の計算式を式5にるが平板や翼面上の流れはよく計算でき示す。

ても、船尾流れのように肥った物体の後式5 SAモデル4）レイノルズ応力モデル

でモデル化するが、方程式中にモデル化が必要な項が非常に多いのが特徴であ方の流れはうまく計算出来ない。そこでであり、日本造船研究協会（現日本船舶技術研究

程式により計算される。

る。この計算式を式7に示す。
は以下の方

式7

協会）の第222研究部会により肥大船の船尾流れを上手く計算できるような修

ここで右辺の各成分は次のように書かれ正を人為的に加えるSR222修正乱流モる

デルが提案された。このモデルはBLモ
デルに圧力勾配と縦渦の影響を組み込み
肥大船の船尾伴流をある程度計算できる

3）2方程式モデル

モデルとなっている。BLモデルによる2方程式モデルは、乱流の速度スケー

νtの計算式を式4に示す。図−2に計算

ルと距離スケール両方を微分法定式によと計測結果の1例を示す、

り計算する方法である。k-εモデルやk-式4ωモデルが良く知られており、造船分野

BLモデルに限らず広く一般に利用されている。kやεの輸送方程式を解き、ν t を計算する。この計算式を式6に示す。

SRC News No.67 April 20065

我が国初のバリアフリー対応FRP小型（設計コンペから就航まで）
1．日本三景の特別名勝松島で市民の足として活躍する
「うらと」

6

2．設計コンペ

案された建造仕様書と船価の両方を見比
べて、造船所を選定する方式です。

塩竈市は、我が国初のバリアフリー対設計コンペ参加造船所は、冬季の回航

応FRP小型旅客船として建造するため、の困難さを考慮して近畿地方までの太平

塩竈湾から松島湾に浮かぶ浦戸諸島、

広く造船所から叡智を募る設計コンペ方洋側に所在する所を主体としました。そ芭蕉も訪れた奥の細道に新鋭塩竈市営汽式を採用されました。これは、19トンの結果、数社が応募の意志を示し、設計

船「うらと」が、3月16日就航しまし型小型船に85名程度の旅客定員とバリコンペが始まりました。しかし、小型旅た。「うらと」は、我が国初のバリアフ

アフリートイレをはじめ車椅子スペース

客船に多くの要求課題を実現させること

リー対応FRP小型旅客船として、高齢化などを盛り込む大変厳しい設計を要求さは大変困難な作業でした。結局、ニューが進んでいる島民や多くの塩竈市民かられた「うらと」の建造に際して、一番良

ジャパンマリン（株）1社のみが提案書

その活躍が期待されています。

い方法となりました。

を提出し、塩竈市は当センターに対して

日本造船技術センターでは、「うらと」設計コンペティション方式は、基本計

この提案が妥当なものか検討するようにの建造にあたって設計コンペから建造管画で決まったどのような船を望んでいる

指示がありました。当センターでは、内理まで携わって来ましたので、その概要のかという大まかな要求仕様を多くの造部に専門家4名からなる評価・分析チーをご紹介します。

船所に提示し、造船所は要求仕様に基づムを設置し分析を進め、最終的には塩竈

いて設計を進め、船価とともにこんな船市新造船選定委員会で評価結果を報告いを造りますと提案（建造仕様書）し、提たしました。結果は、非常に高いレベル

SRC News No.67 April 2006

旅客船

塩竈市営汽船「うらと」の検討がなされているとの判断でした。

16.35m

点字案内板、触知図案内板、音声案

最大幅

4.50m

内装置

深さ

1.90m

設計コンペで建造造船所が決定し、い最大喫水1.60m以内

よいよ建造開始です。設計コンペで提出

総トン数

19トン

浦戸諸島の野々島で開かれた就航式でされた提案に基づいて詳細設計が開始さ

船質

FRP

は、島民代表の方が「島には高齢者が多れ、船体型製作、FRP積層と順次工事が航海速度（試運転最大）

始まりました。工場での作業環境も良好な中で、船が出来て行きます。順調に工3．建造

長さ（登録）

4．おわりに

19.9ノット

いので安全・安心を要望していた。配慮

航続距離332海里（18.1ノット）

した船になっているので感謝していま

旅客定員89名（椅 子 席 6 7 名 、す」と歓迎の言葉を述べられたとのこと

事は進み、今年2月には海上試運転が実

立席22名）

施されました。マイルポストは鳥羽湾の主機関 ディーゼル機関389kW×1基

静かな所にありましたが、そこまでの往

主要設備・装備でした。
おわりに、「うらと」の建造に当たって、浦戸諸島島民をはじめ塩竈市民の期

復は冬の季節風が吹き付ける耐波試験な監視カメラ装置

みの航走となりました。マイルポストとバリアフリー設備

た塩竈市の皆様そして多数のFRP旅客船

ともに、十分に「うらと」の良好な性能

車椅子スペース

建造のノウハウを遺憾なく注ぎ込まれたを確認することが出来ました。

バリアフリー椅子（4人分）

ニュージャパンマリン（株）の皆様が誠「うらと」の主要目を下記に示します。

バリアフリートイレ

意をもってご尽力いただいたことを付記

バリアフリー通路

します。

航行区域
平水区域（定期航路：塩竈〜朴島）
長さ（全長）

18.50mSRC News No.67 April 2006

後部甲板用待に応えるべく多くの情熱を注ぎ込まれ出入り口スロープ（固定）
手摺り(点字表示付)、誘導ブロック、

7

かけがえのない海の生態系を守るために―新しい船型を求めて― バラスト水を使
タンカー、バルクキャリア等の空荷状一つとして、Non Ballast Water ShipのぶにおいてNOBS実用化の見通しが得られす

NOBS ）Concept

態では、喫水が浅くなることにより発生（ノンバラスト船する船首船底スラミングやプロペラレーを考案した（資料1）参照）。これは、シングを防止するため、バラスト水を搭

空荷状態でも、バラスト水を搭載しない

載することによって必要な喫水を確保しで船首船底スラミングやプロペラレーシ

NOBSは、安全上必要不可欠と考えらて航海している（図−1参照）。

ングの発生を防止するのに十分な喫水をれてきたバラスト水を搭載することなたので、以下にその概要を紹介する。

研究開発の概要

このバラスト水は莫大な量となり確保できる船舶の設計概念である。このく、安全航海が可能な船舶である。本研（図−2参照）、荷揚港で漲水され荷積港設計概念に基づき、平成13年度からタ

究開発では、平成13年度からの研究成で排水されることから、バラスト水中のンカー、バルクキャリア等を対象に研究

果に基づき、大型タンカーを対象に、下生物が排出された海域で繁殖し既存の生開発を行ってきた。平成15〜17年度に記特徴を有するNOBS（図−3参照）

態系の変化・破壊を引き起こしているとは、国の推進するプロジェクトとして国(1) 大きな船底傾斜を有する幅広船型いう問題が指摘されている。

土交通省の主導の下、（独）鉄道建設・(2) V型船首形状

国際海事機関IMOにおいても、2004

運輸施設整備支援機構及び（財）日本財(3) 直径を制限したプロペラ

年2月にバラスト水の処理等に関する条

団からご支援を受け、民間からの出資もについて研究した。主な開発目標は下記

約「船舶のバラスト水及び沈殿物の規制得て、（財）日本船舶技術研究協会の場のとおりであった。

及び管理のための国際条約」が採択されで、三菱重工業（株）、（株）アイ・エイ①

たところである。本条約が発効する段階

チ・アイ

では、バラスト水中生物の殺滅処理等が日本海事協会及び（財）日本造船技術セ

義務付けられていくこととなる。

ンターが技術開発主体となって、「ノン荷状態（ノンバラスト状態）で、在日本造船技術センターでは、このようバラスト船の研究開発」を実施してきた。

来船型の空荷状態（バラスト状態）

なバラスト水問題に対する有効な対策の今般、この3カ年にわたる研究開発事業と同等の耐航性能（含、船首船底衝

バラスト水の海域間移送をしないで済む船型とする。

マリンユナイテッド、（財）②

NOBSのバラスト水を積載しない空載貨重量が26万トンのVLCCの場合
では、バラスト水/載貨重量の平均値は0.35で、搭載バラスト水は約9万トンとなる。VLCCの日本〜ペルシャ湾間の年間航海数は約8回なので、72万ト
ン/隻/年のバラスト水を海域間移送していることになる。
我が国の原油輸入量は2.5億kr/年で、石炭と鉄鉱石を併せると約5億ト
図−1 船首喫水と船首船底衝撃圧力の計算例

ン/年になる。原油、石炭、鉄鉱石は専
図−2 バラスト状態の搭載バラスト量

用船で輸入しており、日本出航時は空荷なので安全航海のためバラスト水を

現存のDW約13万トンタンカーの船首船底衝撃圧力計算例（規則波中、
λ/L PP ＝1.0）である。ただし、●印は水槽試験結果を示す。
本例では約4万トンのバラスト水を搭載して船首喫水は6m弱であるが、波高が4mでは船首船底衝撃は発生していない。波高が6mになると衝撃圧力が発生するので、船首喫水を8m近本図のバラスト量等は、日本造船技搭載する。バラスト水/載貨重量≒0.4

術センターで水槽試験を実施した在来とすると、この3品目の輸入関連だけ

船型のバラスト状態の排水量等から推で約2億トン/年のバラスト水と共に海定した。○印は原油タンカー、ばら積

洋生物を海外に持ち出していることとみ船で、△印はその他の船種である。

なる。

搭載しているバラスト水は載貨重量のなお、我国は合計で約3億トン/年の30〜70％であるが、通常は30〜

バラスト水を持ち出し、1700万トン

50％でありそれ以上のバラスト水は/年が持ち込まれている。

荒天時の積み増しである。

くまで深くする必要がある。

8

SRC News No.67 April 2006

わない船舶（ノンバラスト船 NOBS ）する船殻重量、建造費は推進性能向

港湾事情等を考慮したNOBSの具体化に

上（図−5参照）によって補えること、関する研究開発を推進して行きたいと考が明らかになった（資料2）、3）参照）。

図−3③NOBS船型

えている。

ノンバラスト船によって、これまで空国際条約で義務化が検討されているバ

荷状態では必要不可欠と考えられてきた

ラスト水内生物殺滅処理装置の製品開発

バラスト水を搭載しなくとも安全航行がが実現していない現在、処理装置に必要可能となり、異なる海域間のバラスト水

な設置スペース、設置費用、運転経費等

撃圧力）を有する。

移送を根本的に排除できる船型の実現可も不明で比較はできないが、NOBSの研満載状態と空荷状態の平均燃料費を、能性が確認された。

究成果が、今後、できるだけ早く実船建在来船型の満載状態と空荷状態の平均燃料費に対して5％以上節減する。

NOBS実用化に向けて造に生かされ、NOBSが、IMO等で取り組まれているバラスト水管理の目的に適

日本造船技術センターは、今後、造船

い、環境に優しい全く新しい次世代型の推進性能試験、波浪中試験、操縦性能

会社や船会社と共同で、大型タンカー以船舶として、海洋環境保全に大いに貢献

試験、試設計、規則適用の検討等の研究

外の船型・船種も含めて、個々の航路、することを期待される。

によって、
a) ノンバラスト船の空荷状態においては、バラストを搭載しなくとも在来船型のバラスト状態と同等の対航性能（含、船首船底衝撃圧力

図−4参照）を有すること、b) 構造強度、操縦性能も問題ないこと、
c) 船幅を大きくしたこと等により上昇
ノンバラスト状態

Vs=15.95ノット

図−5 NOBSの推進性能試験（スエズマックスタンカーの例）

資料1) 米国特許 US 6,769,372 B2
2)「ノンバラスト船の研究開発

研究成

果概要報告書」
日本船舶技術研究協会
3) バラスト水を使わない船舶「ノンバ
ラスト船
図−4

船首船底衝撃圧力の水槽試験結果の比較

SRC News No.67 April 2006

NOBS 」日本造船技術センター

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ハイブリッド型推進装置搭載船の水槽試験（その１）―試験装置―
船体自身の抵抗性能を表す抵抗係数とプ

1．はじめに

ロペラと船体との流体力学的な干渉を表

3．試験装置通常型プロペラの後方にポッドプロペ

す自航要素を算出し、別途プロペラ単独

図−1にハイブリッド型推進装置を採ラを配した形式の推進装置を持つ船型の性能試験により把握したプロペラ性能を用した船型の推進性能試験での代表的な研究が、近年盛んに行われるようになり、加え、速力と馬力の関係を推定します。

配置を示します。

最近実船も就航しました。これは前プロ

ハイブリッド推進方式でも、基本的に船体の支持や曳航の方法、抵抗計測にペラが放出する回転流のエネルギーを後はこれと同じ過程で速力と馬力の関係をは、通常推進方式の船型と全く同一の試プロペラで回収する二重反転プロペラと求めます。ただし、通常のプロペラと同験装置を使用します。前方プロペラも通同様のプロペラ効率向上を意図したもの

時に船体後端部にポッド推進器を装備し常の自航用モーター、ギアボックス、自で、通常型プロペラ（前プロペラ）とポているため、試験計画、試験法などがよ

航動力計を使用して駆動します。

ッドプロペラ（後プロペラ）をそれぞれり複雑となり、それに対応した試験装置

別系統の推進プラントで駆動するため、が必要になります。

後方プロペラはポッド動力計を使用して駆動します。ポッド動力計は、プロペ

従来型の二重反転プロペラに比べ軸系のハイブリッド型推進装置搭載船においラを駆動する軸やギアを内蔵する下部の構造を簡単にできるというメリットがあて、SRCで通常行われる水槽試験を列

円筒形の部分（ポッド部）と、それを支ります。このような形式の推進装置の正記すると以下のようになります。

え動力を伝達する軸を通すストラット部

式名称はいまだ未確定ではありますが、ここでは巷間よく聞く
推進装置の二つより構成されます。またポッド部

ハイブリッド型①

ポッド推進機付き船体の抵抗試験にはフィン等が装備される場合もありまという仮称を用いて稿を進め②

ポッド推進機無し船体の抵抗試験す。ポッド動力計はスラスト・トルクを③

ポッド推進機付き船体の自航試験

計測する方式により大きく分けて二種類ていきたいと思います。
このハイブリッド型推進装置についてに分類されます。一つはポッド本体の中は、SRC News No.63に前・後のプロ

これらの試験と種々のプロペラ単独性にスラストとトルクを測る機構を内蔵

ペラを形式の異なる推進装置の組み合わ能試験（もしくはポッド推進機単独性能し、プロペラが発生するスラストとトル

せと割り切った簡易的な推進性能推定法

試験）を組み合わせ、抵抗係数、自航要クを直接計測する方式（タイプⅠと呼ぶを示し、No.65には二重反転プロペラの素を求めます。

ことにします）で、ポッド部とストラッ

理論的な考え方をそれぞれ紹介しましト部は船体の一部とし、①、③の試験にた。本稿ではこの推進装置を搭載する船よりプロペラのみを推進器として扱った

舶の推進性能試験に関する日本造船技術解析を行います（プロペラベースの解析センター（SRC）の取り組みを2回に分けて紹介します。今回は試験に使用するｸﾗﾝﾌﾟ

機器を中心とし、次回は試験計画から実際の試験方法についてを紹介したいと思ｶﾞｲﾄﾞ装置

ｶﾞｲﾄﾞ装置
ﾎﾟｯﾄﾞ駆動用ﾓｰﾀｰ

います。

2．ハイブリッド型推進装置による水槽試験の概要
通常型推進方式の船型では、速力と馬力の関係を推定するために、抵抗試験と自航試験が行われます。抵抗試験では、船体を曳航したときに船体に加わる抵抗を測り、自航する船体とプロペラに加わﾎﾟｯﾄﾞ動力計
後ろﾌﾟﾛﾍﾟﾗる力は自航試験により把握することで、前ﾌﾟﾛﾍﾟﾗ

自航用ﾓｰﾀ-、ｷﾞｱﾎﾞｯｸｽ、
自航動力計

抵抗動力計

プロペラと船体との干渉を調べます。これらの試験を通して得られるデータより、

10

図−1

試験装置の配置（ハイブリッド型推進装置搭載船）

SRC News No.67 April 2006

法と称する）。もう一つはポッド内には生じ、自航要素やプロペラ設計に関わるきさとしています。ストラット部の前後

スラスト・トルク計を内蔵せず、ポッド

従来の知見をそのまま適用することはでに付いている流線形状の部分A、Bはと本体に加わる軸方向の力（Fx）をスラス

きなくなります。また誤差が混入する可もに取り外しができ、任意の形状のフェトとし、ギアを介して伝わるモーター反能性も高くなります。

アリングを製作して取り付けることがで力をトルクとする方式（タイプⅡと呼びポッド推進器には種々の大きさ、形状

きます。同様にポッド部は樹脂等によります）で、②、③の試験によりポッド推がありますが、それに対応した動力計を製作したカバーにより任意の形状としま

進器全体を推進器と考え解析を進めます

その都度整備するのはコスト的に無理がす。上部にはポッド動力計に加わる水平（システムベースの解析法と称する）。

あります。大抵の場合はポッド動力計に面内の力（Fx,Fy,Mz）を計測するを3分前者の方式は、プロペラのスラスト・

樹脂や金属、パラフィン等でフェアリン力を有し、タイプⅡのシステムベースのトルクを直接測るため、プロペラ設計やグを設け、実船装備が予定されているポ解析法にも対応することができます。

性能に関する従来の知見や資料を活用でッド推進器と相似となるようにしていまきるなどのメリットがある反面、動力計す。このためポッド動力計は模型サイズ

内部の機構が複雑になり小型化が困難とのポッド推進器より一回り小さいものでなるデメリットも存在します。同様な理ある必要があります。

由で試験前後の較正試験や試験中のゼロ点計測なども不可欠となります。
後者の方式は、構造が簡単なため小型化が可能ですが、プロペラが発生するス

4．おわりに今回はハイブリッド型推進装置を有す
る船型の水槽試験の概要と、そのために以上のことを考慮し、SRCでは図−2使用される装置について紹介しました。

に示すようなポッド動力計を整備していこれらの試験装置を使用してどのようなます。この動力計の主寸法、定格容量等試験を行い、どのような値を計測するのを表−1にまとめました。

かについては、前プロペラ、後プロペラ、ポラストのみならずポッド部・ストラット

この動力計はポッド内部にスラスト・ッド推進器をどのように取り扱うかによ部の抵抗等を含めたポッド推進機全体がトルクの計測機構を内蔵し、上部に装備って異なってきます。次回は、推進装置

受ける力をスラストと考え、ギアを介ししたモーターでプロペラを駆動します。

の取り扱い方法と、試験計画、試験方法て伝わるモーター反力をトルクと考える

ストラットおよびポッドは、動力伝達機の関わりについて紹介していく予定です。

ため、計測されたデータの解釈に議論が構と計測装置が無理なく治まる程度の大

定格 容量

主要寸法

表−1 ポッド型動力計の主要寸法等

図−2

SRC News No.67 April 2006

SRCが保有するポッド型動力計

長さ
直径
長さ
ｽﾄﾗｯﾄ部 幅3
高さ
スラスト
プロペラ
トルク
Fx
ポッド
Fy
ユニット
Mx
プロペラ駆動モーター
ﾎﾟｯﾄﾞ部

備考

260.0 mm76.0 mm66.0 mm
4.0 mm260.0 mm30.0 kgf
1.0 kgf-m
30.0 kgf
30.0 kgf
3.0 kgf-m
0.5kw〜1.5kw
旋回台によりポッドの方向変換が可能

11新造船と復原性
船 名

茂

丸

用
途
小型遊漁兼用船
船
主
青木 茂
造 船 所
椎木造船所
竣
工
平成18年2月
総トン数
9.1トン
航行区域
限定沿海
主要寸法（m） 長さ × 幅 × 深さ
13.50 × 3.70 × 0.980
主 機 関
423kW × 1基
最大速力
23ノット
旅客定員
23名

STABILITY CURVE

千葉県鴨川市江見港を母港とし、勝浦沖から白浜沖を主漁場とする小型遊漁兼用船。主機関をボックスキール内に下げるなどの工夫をし、この種の船としては最大復原てこが約39cm程
度あり、安定した性能を示している。
委員会等
第18回懇談会
平成18年3月10日（金）15:00〜17:00
アークホテル広島
第19回評議委員会
平成18年3月16日（木）11:00〜13:30
日本造船技術センター役員会議室
第142回理事会
平成18年3月20日（月）11:00〜13:00
日本造船技術センター役員会議室

平成17年度第2回中手CFD研究会
平成18年3月22日（水）13:00〜17:00
日本造船技術センター本部会議室
第1回SPCG委員会
平成18年3月23日（木）9:00〜12:00
日本造船技術センター本部会議室
第94回HRC委員会
平成18年3月23日（木）13:00〜17:00
日本造船技術センター本部会議室

平成17年度JOGMEC委託石油貯蔵船調
査研究報告会
平成18年3月28日（火）15:00〜17:30
日本造船技術センター本部会議室
洋上風力発電による輸送用代替燃料創出に資する研究委員会
平成18年3月31日（月）13:00〜17:30
日本造船技術センター本部会議室

今年の冬は本当に寒く雪も多かったですね。筆者も楽しみにしていたスキーも出来ず雪地獄からの脱出行となってしまいました。寒さの為ではありませんが世界的な石油需要増加を受け原油価格高騰が続いています。省エネルギーは哲学的な温暖化対策にコスト低減という実利が加わって加速されると予測されます。船舶分野では、燃料費削減要求が緊急課題
としてバラスト水問題や構造強度の規制

強化等に加わり船舶の様相を変えていくと推察されます。造船技術センターにあっては、月並みな言葉ですが、船の性能に関する技術を中心にポテンシャル向
上、新たな分野へと対応範囲を広げる努
力を続ける所存です。
（K.T）

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